慢度-时间相关法与遗传算法结合提取阵列声波测井高分辨率声波时差

随着油气勘探和开发程度的逐渐深入,迫切需要解决薄层划分和厚层细分及薄层评价问题,因此有必要进行测井曲线的高分辨率处理,以提高薄层评价精度。交叉偶极子阵列声波测井处理软件提取的声波时差的纵向分辨率不能满足现场的要求。在充分调研了国内外大量声波时差曲线高分辨率处理方法的基础上,提出了基于遗传算法提取阵列声波测井高分辨率时差的方法。该方法选择跨同一深度地层所有最小子阵列(二个接收器),然后用慢度—时间相关法与遗传算法结合提取每个子阵列的声波时差,最后取其算术平均值作为最终时差。用该方法处理了大庆油田2口阵列声波测井资料,并与高分辨率声波对比,具有较好的一致性,表明该方法可行、实用。     

交叉多极阵列声波测井在套管井中的应用

为寻求裸眼井地层纵波测井资料缺失时的补救办法,对在大港油田滩海区块5口井中的声波测井资料进行了分析,试探从过套管交叉多极阵列声波(XMAC)测井资料中提取地层纵波信号的可行性.XMAC在套管井中采用单极全波测量模式.从下套管前后测得的全波波形的差异可区别套管波和地层纵波,采用慢度-时间相关STC(Slowness-Time Coherence)法可提取地层纵波.对比了在不同水泥胶结质量、套管状况和井眼条件下的套管井与裸眼井声波测井资料,归纳出了过套管声波测井的使用条件和局限性.当套管及地层都与水泥环胶结良好时,方可从过套管XMAC全波资料中提取出地层纵波信号.     

随钻纵波测井

斯伦贝谢公司推出的一种新型随钻声波测井仪，可以实时或记录方式提供纵波时差测量值。其工作原理类似于电缆声波测井。在钻井过程中，该仪器发射的声波通过泥浆和地层，被接收器阵列接收，通过井下处理，从波形中提取纵波时差并通过泥浆测实时传于地面，获得纵波时差和孔隙度测井资料，用以识别财性和测定超压带。     

高分辨率声波测井面临的问题及其对策

以减小接收探头间距为手段的高分辨率声波测井仪器已经在很多油田使用,但由此获得的测井曲线常常再现时差曲线“跳跃”及时差值不准的问题,特别是短源距声波测井仪器,该问题尤为突出。本文从井内声波传播的基本规律出发,发现在源距为1m附近,由于圆柱形井内声波波长与井径接近,声波在井内多次反射后,以地层纵波速度传播的声波具有一定的频散特征,从而导致声波的首波相位不固定,并随源距变化。这是目前高分辨率声波测井曲线“跳跃”的根本原因。为此我们设计了能够同时测量长、短源距声波波形并且长源距具有相控功能的阵列声波测井仪器,并开发了利用换能器波形计算声波测井频散曲线的方法。通过该方法可以充分利用波形的相位信息建立模型,得到无频散曲线,进而生成声波时差曲线。     

交叉偶极子阵列声波测井资料在裂缝性储层评价中的应用

美国阿特拉斯公司新一代交叉偶极子阵列声波测井仪(XMAC—Ⅱ)将偶极子技术与最新发展的单极技术结合在一起，提供了测量地层纵波、横波和斯通利波的最好方法，在分析地层各向异性方面也具有独特优势。重点阐述了通过交叉偶极子阵列声波测井资料提供的纵波、横波、斯通利波在各接收器上的声波幅度、衰减及地层速度各向异性的分析结果，识别裂缝性储层中裂缝发育井段及类型，判断裂缝有效性及裂缝系统区域有效性，进而有效划分储集层。该方法对裂缝性储层评价的结果与声电成像测井资料有较好的相关性，并获得了较好的地质应用效果，拓展了偶极子阵列声波的应用范围。     

XMAC-III仪器设计优势分析

文章根据美国贝克休斯公司XMAC—III与XMAC-II仪器从XMAC声波波形的处理流程：仪器响应预处理分析、地面采集软件预处理分析、解释软件处理分析这三个方面对XMAC-III仪器、XMAC-II仪器进行对比分析,找到XMAC—III仪器测井效果更好的原因优势体现在两个方面：第一个是XMAC—III仪器在软地层中,偶极源波形相对于XMAC—II仪器能更好地抑制干扰波,有效地提取横波;第二个是XMAC—III仪器中四极子测量的纵波时差波形中,14kHz的低通滤波器电路有利于硬地层中纵波的提取。     

套管井阵列声波测井效果评价

套管井声波测井有着重要的意义和广泛的用途。套管直径增大，套管波的幅度减小；水泥胶结越好，提取的纵波时差就越准确；水泥环厚度越大，纵波时差受水泥环的影响越大；下套管后，地层本身的变化也会引起声波时差的变化。实际测井资料显示，尽管套管尺寸不一，但固井质量是影响套管井声波测井的主要因素。在固井质量好的井段，提取的纵波时差能准确反映地层的纵波时差，可以不做校正直接应用。如果固井质量较差，则套管井声波测井受套管和水泥环的影响大，提取的纵波时差已不能准确反映地层的纵波时差。设计三层BP神经网络，对不同套管尺寸的声波样本数据进行网络学习，学习结束后得到相应的模型参数，输入过套管纵横波时差资料或过套管纵横波时差及中子测井资料，使用网络模型参数就能对过套管的声波纵波时差进行校正。校正结果表明，提取的横波时差越准确，套管内中子测井效果越好，校正效果就越好。     

多极子阵列声波测井资料处理及应用

介绍了胜利石油管理局测井公司新研制成功的多极子阵列声波测井仪器采集的数据结构类型.研究了多极子阵列声波测井资料的处理方法.用矩阵、相位等处理方法得到地层纵波、横波、斯通利波时差,利用偶极资料进行快慢横波分离,有效计算地层横波速度各向异性.胜利油田3口井的实际应用表明多极子阵列声波测井资料与其他测井资料相结合,可进行油藏评价,如井眼稳定性分析、地层孔隙压力预测、压裂施工压力设计及缝高检测等.实际钻井资料证明多极子阵列声波测井资料在油田勘探、开发中能够发挥重要作用.     

时差—频率成像测井：一种精确计算声波时差的新的质量控制方法

任何声波时差测井，不管它是单极纵波、偶极横波、单极斯通利波，是铠装电缆测井或随钻测井，人们总是要问这个问题：时差值正确吗？当估计算时差的大多数方法是用基于时间相关的处理方法．它把相关性作为关键的质量控制（QC）指标。基于时间的相关性方法是极好的、稳定的，但是它没有回答精确度是多少的问题。有一个方法．它把时差计算值重叠在频散曲线上（即时差对频率），描绘波越过接收器阵列传播时的特性。对于频散的井眼到达波．例如偶极弯曲波（或泄漏纵波），其频散曲线的低频极限就是正确的地层横波（如纵波）时差。把处理计算得到的时差重叠到频散曲线上，这种方法是确定时差正确值的好的处理方法，由于它逐一对每个深度都进行分析．所以也是费时的。我们已经开发了一种新的控制时差曲线质量的方法，它精确地评估声波测井的正确程度。这种新的质量控制方法叫做时差频率分析（SFA）．在SFA中，每个深度根据记录波形产生频散曲线，把频散曲线的时差对频率的关系投影在时差轴上，然后把各个深度的时差随深度投影绘制成测井曲线。这样，基于时间相关性处理得到的时差测井曲线就叠加在SFA成像上了。对于偶极弯曲波信号，如果计算得到时差测井曲线处于SFA投影的最下限，那么计算的时差就匹配上偶极弯曲波信号的低频极限匹配，时差测井曲线就是正确的。它之所以正确，是因为它与数据描述的频散曲线是一致的。 这种新的质量控制方法可应用于所有声传播模型。文章给出了慢速地层中测量的单极和偶极数据的电缆测井现场实例。     

基于纵波频散谱的缝洞碳酸盐岩储层有效性评价

针对缝洞碳酸盐岩评价问题,采用物理实验手段对致密和缝洞发育的白云岩岩心样品在低频段进行不同频率下纵波速度变化情况的测量,分析缝洞发育程度有差异的岩心样品纵波速度随频率变化的响应规律.针对XMAC系列仪器有较宽频带响应范围的特点,形成了针对阵列声波数据的低频纵波频散分析处理方法,将岩心实验结果与阵列声波数据低频纵波频散分析处理结果相联合,通过谱域加权相似法处理得到的单点频散曲线,经统一刻度形成基于纵波频散谱的缝洞碳酸盐岩储层有效性评价方法.该方法在四川盆地缝洞型白云岩储层评价中取得良好效果,为缝洞碳酸盐岩储层有效性评价提供了思路和研究方向.     

慢度-时间相关法与遗传算法结合提取阵列声波时差

基于遗传算法的全局寻优特点和慢度-时间相关法提取时差的原理,提出了慢度-时间相关法与遗传算法结合的阵列声波测井资料处理方法.详细阐述了慢度-时间相关法与遗传算法结合求取声波时差方法的实现过程与关键操作步骤.慢度-时间相关法与遗传算法结合可将慢度-时间相关法中反映波形相似程度的相关函数作为遗传算法的目标函数,应用遗传算法寻找其最大值,得到与最大目标函数值对应的首波到达时间和慢度值.该方法不受首波到达时间步长与慢度步长大小的影响,并且只需要做部分计算就可以获得给定的时差、首波到达时间范围内的全局最优解.用该方法处理了大庆油田地区2口交叉式多极子阵列声波测井资料,并将处理结果与商业化软件eXpress处理结果进行了对比,两者具有较好的一致性,满足现场解释精度要求.     

一种提取声波测井频散波相慢度的方法

在声波测井中，单极子声源激发的斯通利波和偶极子声源激发的弯曲波都是频散波。严格来讲，传统的相似法只适于处理非频散波，不适于处理频散波。只有从频散的斯通利波和弯曲波中提取出相慢度，才有可能进一步求准地层渗透率和横波慢度等参数。提出一种简便、快捷的方法从声波测井的频散波中提取相慢度。该方法从离散傅立叶变换的圆周时移性质出发，分别将2道频散波在幅度最大位置劈开做圆周时移，对圆周时移后的波形做快速傅立叶变换进而得到2道连续的相位谱，再由2道波形的相位差和接收探头间距可以计算出相慢度。给出了用该方法处理理论计算的偶极子波和现场声波测井资料的例子。     

基于阵列声波测井的套管井纵波时差获取方法

分析套管井阵列声波测井提取纵波、横波的影响因素,纵波时差受套管尺寸、固井质量、扩径、地层性质影响。固井质量是主要影响因素。在固井质量较好的情况下,阵列声波测井提取纵波可以不作校正;对于套管井固井质量不好的情况,阵列声波测井提取纵波已经不能反映实际地层的纵波信息,需要进行校正。采用横波反演方法,应用鄂尔多斯盆地5个区块共34口井的阵列声波测井资料,回归得出具有地区经验的纵波时差重构方程,通过实例对比分析验证了该方法的可行性和实用性。     

套管井阵列声波测井技术研究及应用

针对套管井阵列声波测井的工程需要,用实轴积分法及二维谱技术研究了不同胶结状况的二维谱及频散曲线.从理论上肯定了对于快速地层,胶结状况良好和第Ⅰ界面窜槽不严重时在套管井内能够测量到地层的纵、横波时差.描述第Ⅰ界面窜槽的等效水环厚度增加,以地层的纵、横波速度传播的声波时差分布不再集中,直到最后消失.第Ⅱ界面脱粘时无法测量到地层的纵、横波时差.根据上述理论计算结果设计了阵列声波测井仪器,用多口套管井的实际测量波形和处理结果肯定了上述理论分析,得到了地层的纵、横波时差.这样,对于套管井,除了能够测量地层的纵、横波时差外,从固井质量评价上,第Ⅰ界面胶结质量的判别方法还可以使用相位信息,即用阵列波形的相位建立模型,得到地层纵波时差分布,该分布越离散,则第Ⅰ界面胶结的程度越差;当集中不起来,不能够显示地层的纵波时差时,则第Ⅰ界面窜槽已经相当严重.     

阵列声波测井资料的分波处理及应用

介绍了全波形阵列声波测井资料中各组分波的处理分析方法，详细分析了波至检测和时差计算中的难点。利用仪器的多道接收和短间距等特点，给出了时差的高分辨率补偿处理方法。针对鄂尔多斯盆地碳酸盐岩地层，探讨了全波列信息特别是斯通利波频谱变化特征在裂缝性复杂储层评价中的应用。     

Processing of array sonic logging data with multi-scale STC technique

It is desirable to develop new signal processing techniques for effectively extracting reflected waves under the strong interferences of borehole guided waves. We presented a multi-scale semblance method for the separation and velocity （slowness） analysis of the reflected waves and guided waves in borehole acoustic logging. It was specially designed for the newly developed tools with ultra-long source- receiver spacing for acoustic reflection survey. This new method was a combination of the dual tree com- plex wavelets transform （DT-CWT） and the slowness travel time coherence （STC） method. Applications to the 3D finite difference （FD） modeling simulated data and to the field array sonic waveform signals have demonstrated the ability of this method to appropriately extract the reflected waves under severe interference from the guided waves and to suppress noise in the time-frequency domain.     

交叉偶极声波资料在裂缝评价中的应用

XMAC-II将偶极子技术与单极子技术有效的结合在一起,提供了测量地层纵波、横波和斯通利波时差的最好办法,本文重点阐述了利用斯通利波反射系数、流体移动指数以及通过提取快慢横波信息得到的地层各向异性大小来进行裂缝识别以及评价有效性,通过对XX地区B281井裂缝性储层的实际应用,对裂缝性储层评价结果与成像资料有很好的相关性,获得了好的应用效果。为识别裂缝提供了一个很好的技术手段。